光伏太阳能电站无线监测系统的设计

【摘要】：人类进入21世纪后，日益面临着化石能源的枯竭、社会环境的严重污染等问题。能否寻求到一种安全可靠、无污染能源，已经成为影响人类生存和发展的一个重要因素。由于太阳能资源可认为是取之不尽用之不竭的能源，光伏太阳能电池又具有零排放、清洁等优点，是一种能得到大规模应用的理想能源，因此世人将越来越多的目光聚集到光伏太阳能发电这一新能源领域。本系统在光伏电池方面的探索对优化太阳能电站的建设有重要帮助，同时为它实现其经济价值的最大化提供重要帮助和理论依据。 本系统I-V特性的测量主要是利用CC2530单片机芯片为核心，根据MOS管电阻值受栅压控制的特性，将其作为测试电路的可变负载，用C语言编程实时控制NMOS管的栅压改变电路负载，用CC2530芯片的ADC模块实时采集光伏电池板输出电压及电流，在电脑Eclipse平台下用Java程序设计语言开发软件界面实时处理芯片伏安数据，这些数据以每秒钟100组的速度发送过来，将处理好的数据存入EXCEL表中并绘制相应的I-V特性曲线。 综合测试精度、成本及适应性等多方面的指标，本设计温度的测量使用12位的单总线传感器DS18B20，具有0.0625摄氏度，通过4.7K的上拉电阻来保证电路空闲时总线为高电平状态，以测试系统的温度；湿度测量则使用电子式湿度传感器，利用555定时器中电容会因湿度的变化而改变，进而导致频率的改变，用CC2530的定时器捕获频率的变化，通过一定的关系式就能得到所测得的湿度值；用PMA1114日射强度计及所设计的校检模块采集工作环境中的日照强度。 本设计充分利用一些常用廉价的电子器件完成系统的设计，通过对系统软硬件的测试，其稳定性和安全性表现良好，达到了系统设计要求。 【关键词】：太阳能 光伏电池 MOS管 I-V特性 CC2530芯片
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 插图索引9-11
• 附表索引11-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 系统研究背景12-13
• 1.2 课题研究意义13
• 1.3 国内外发展概况及趋势13-15
• 1.4 相关技术介绍15-18
• 1.4.1 单片机技术简介15-16
• 1.4.2 辐照度测量介绍16
• 1.4.3 温湿度传感器的发展概况16-18
• 1.5 研究课题来源、主要内容和论文主要结构18-19
• 第2章 太阳能电池及电站19-24
• 2.1 太阳能电池的分类19
• 2.2 光伏电池发电原理19-20
• 2.3 光伏电池 I-V 特性及其影响因素20-21
• 2.4 太阳能电站21
• 2.5 本章小结21-24
• 第3章 系统硬件电路设计24-43
• 3.1 系统电路整体框架介绍24
• 3.2 高性能单片机芯片 CC253024-26
• 3.3 无线 ZigBee 通信技术26-29
• 3.4 伏安测试系统的设计29-31
• 3.4.1 可变负载 MOS 管的选择29-30
• 3.4.2 系统主电路模块设计30-31
• 3.5 辐照测试系统的设计31-33
• 3.5.1 辐照度测量器件的选择31-32
• 3.5.2 辐照度测试电路的设计32-33
• 3.6 温度测试系统的设计33-35
• 3.6.1 温度传感器的选择33-34
• 3.6.2 温度测试电路的设计34-35
• 3.7 湿度测试系统的设计35-39
• 3.7.1 湿度传感器的选择35-36
• 3.7.2 湿度测试电路的设计36-39
• 3.8 无线 CC2530 接口电路的设计39-40
• 3.9 电源模块电路设计40-42
• 3.10 本章小结42-43
• 第4章 软件模块程序设计43-51
• 4.1 伏安数据采集系统的设计43
• 4.2 辐照度数据采集程序的设计43-45
• 4.3 温度数据采集程序的设计45
• 4.4 湿度数据采集程序的设计45-46
• 4.5 桌面软件界面模块的设计46-50
• 4.5.1 Java 程序设计系统46-47
• 4.5.2 Java 桌面软件界面开发平台47-48
• 4.5.3 桌面软件界面程序代码的编写48-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第5章 测试结果和干扰分析51-57
• 5.1 系统测试结果及其分析51-54
• 5.1.1 伏安数据采集系统的测试51-52
• 5.1.2 辐照度数据采集系统的测试52-53
• 5.1.3 温度数据采集系统的测试53
• 5.1.4 湿度数据采集系统的测试53-54
• 5.2 系统干扰分析54-56
• 5.2.1 系统干扰来源及其危害54-55
• 5.2.2 抗干扰措施55-56
• 5.3 本章小结56-57
• 结论57-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 附录 A 烧录程序代码63-67
• 附录 B 桌面软件系统主程序代码67-71
• 附录 C CC2530 模块图71

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